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1[국회직 9급 기계설계] 19년 1회차
바깥지름이 270mm인 풀리의 축에 묻힘키가 고정되어 있다. 축의 지름은 30mm, 키의 길이는 45mm이고, 키의 너비는 10mm, 키의 높이는 8mm이다. 풀리의 둘레(외주)에 2kN의 회전력을 작용시킬 때, 축과 보스의 경계면에 작용하는 키의 전단응력[N/mm2]은?
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해설

키의 전단응력은 40 N/mm240\,\mathrm{N/mm^2}이다.

풀리 둘레의 회전력으로 토크를 구한 뒤, 축 표면에서 키가 받는 접선력으로 바꾼다.
T=2000×135=270 000 N⋅mmT=2000\times 135=270\,000\,\mathrm{N\cdot mm}
F=Td/2=270 00015=18 000 NF=\dfrac{T}{d/2}=\dfrac{270\,000}{15}=18\,000\,\mathrm{N}

전단면은 키의 너비와 길이로 이루어진 면이다.
τ=Fbl\tau=\dfrac{F}{bl}
τ=18 00010×45=40 N/mm2\tau=\dfrac{18\,000}{10\times 45}=40\,\mathrm{N/mm^2}

  • 너비 대신 높이 8 mm8\,\mathrm{mm}를 쓰면 50 N/mm250\,\mathrm{N/mm^2}가 되는데, 높이는 압축응력 계산에 쓰는 치수이다.
  • 토크를 축 반지름이 아닌 지름으로 나누면 20 N/mm220\,\mathrm{N/mm^2}가 되어 접선력을 절반으로 평가한다.

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